在全球变暖背景下，2000后南亚季风核心区与孟加拉湾降水减少，而南亚季风西边界活动区的巴基斯坦干旱区则发生几次破纪录暴雨，该模态的变化也远程调控着中国北方降水；位于南亚季风区北部的青藏高原春季异常升温导致冰川积雪快速融化，二者之间关联对于气候研究和预测有重要意义。NUIST陆气相互作用团队张杰教授和陈海山教授、与纽约州立大学奥尔巴尼分校戴爱国教授、团队硕士生方歆宇和博士留学生Rafi Riaz合作，采用统计诊断和数值模拟相结合，研究2022/2023两年持续性暴雨与青藏高原春季异常增暖的的物理联系。相关成果发表在国际期刊《Journal of Climate》上，主要结论如下：
1. 2022和2023年夏季巴基斯坦暴雨特征及关键环流
2022和2023年6-8月西印度-巴基斯坦（WIP，定义为20°N–39°N，65°E–77°E）区域出现持续性暴雨，这种不均匀分布表明印度季风大尺度降水系统中存在活跃的中尺度对流系统。持续性降雨及相关对流活动是巴基斯坦2022年和2023年夏季洪涝的主要驱动力。2022-2023年印度夏季风区的易涝区域和空间降水格局与第二至第四主导EOF模态的联合影响高度相似，解释了总方差的28.3%，表明巴基斯坦2022-2023年洪涝及WIP区域降水异常主要源于印度夏季风环流型西移和自2000年以来印度夏季风东西偶极模态有关联。上述环流格局反映了印度夏季风系统向西延伸或偏移，此类环流型自2000年以来呈现显著变率，为2022-2023年的洪水事件提供了气候背景。此外，已有研究指出，从阿拉伯海延伸至印度西部的低空急流，以及与拉尼娜相关的东风水汽输送对印度西部和巴基斯坦暴雨具有显著影响。
图1.2022与2023年巴基斯坦两次洪涝事件期间的6–7月CPC降水异常及同期青藏高原5–6月地表温度状况。(a) 2022年，(b) 2023年，c. 2022与2023年6–8月西印度-巴基斯坦区域（a图中框1范围）空间平均日降水量序列。d-e.基于ERA5青藏高原(d)2022年和(e) 2023年5–6月地表温度异常分布（相对于1979–2023年气候态）：。a-b图中东部方框代表印度夏季风核心区，西部方框代表西印度-巴基斯坦区域WIP。
2. 巴基斯坦暴雨与青藏高原热力的关联
毗邻巴基斯坦和南亚次大陆的青藏高原在2022-2023年春季经历了显著异常增温，尤其在中西部冰雪覆盖区。2022与2023年5-6月，青藏高原中西部地区出现3-8℃的显著增温，该区域以冰川、积雪和冻土为特征，与WIP区域降水和极端降水（PEs）存在呈现稳健的显著正相关关系，而在印度夏季风核心区（包括孟加拉湾高降雨带）则以负相关为主，特别是在2005-2023期间。从11年滑动相关系数来看，二者的相关具有2005年前后的年代际差异，大西洋多年代际振荡（AMO）及太平洋年代际振荡（PDO）指数无法解释2005年后正相关的转变；从年际异常来看，2022年受La-Nina影响，但2023年的持续暴雨无法用海温解释。说明高原自身的冰川消融和陆面水热条件的改变所产生的迫信号贡献成为不可忽略的重要因子。
图2.青藏高原地表温度与西印度-巴基斯坦WIP区域极端降水的关系。a.前期（5–6月）高原地表温度与后期（6–7月）西印度-巴基斯坦区域标准化降水指数的相关系数分布。b-c. 1979–2023年间标准化高原地表温度指数与(b)西印度-巴基斯坦区域6–7月降水指数或(c)极端降水发生频次的散点图及回归线（红线）。d-e. 2005–2023年期间(d)6–7月降水量及(e)极端降水频次与标准化高原地表温度指数的相关系数分布。f. 标准化高原地表温度序列（红线）与降水指数/极端降水频次序列（蓝线，右侧纵轴），以及二者之间的11年滑动相关系数。(a)图中的方框标示了青藏高原中西部地区。
3.青藏高原热力异常增强巴基斯坦暴雨的诊断与模拟研究
青藏高原春季增暖一方面与冰川积雪的提前消融所产生的反照率反馈和水文效应有关，还与土壤湿度降低的调节陆面能量平衡和辐射平衡等有关。因此，研究开展2个敏感性试验，1）对春季4-5月的冰川和积雪覆盖度和雪深减少50%；2）对5-6月表层土壤湿度降低30%进行40年的模拟研究。
诊断和模拟结果表明，5-6月高原地表气温偏高有助于减弱经向温度梯度，促使北非副热带急流减弱并向西北方向偏移，有利于副热带急流出口区左侧的降低下沉气流，并加强从阿拉伯海延伸至西印度-巴基斯坦区域的低层气旋性异常。驱动5月份位于阿拉伯海和巴基斯坦上空的北非副热带高压向西收缩，加强了印度西部的上升运动，加深了该区域的西风槽，强化了印度西部的水汽输送、对流不稳定度及热带对流云发展。此外，对于高原中西部海拔偏高，增温导致春季冰川和积雪快速消融，土壤变干，反照率反馈和水文效应促使地表升温和感热增加，有助于南亚高压的中心向西伸展，导致6-7月对流层上层气压呈现高原以西和东部的正-负偶极异常，反映了6-7月期间南亚高压的西移。高层动力抽吸效应增强了阿拉伯海及印度西部上空的高层辐散，和WIP区域的低层辐合与垂直上升运动，有助于维持横跨阿拉伯海、印度西部及巴基斯坦的宽广气旋式低压，为持续性季风西移提供了条件。
5-6月的气旋性异常增强了青藏高原以南的西亚与南亚地区（50-80°E，25-35°N）的土壤湿度。该土壤湿度异常表现出滞后效应，通过陆—气耦合过程进一步促进环流发展。湿润的土壤有利于6-7月低层气旋性环流的增强，土壤湿度的正反馈也进一步促使6-7月北非副热带高压向西收缩，有助于热带环流及水汽从阿拉伯海向西印度巴基斯坦区域输送。这些机制共同增加了大气不稳定性，从而加剧了洪涝灾害。
图3.CESM模拟的青藏高原中西部（70–90°E，30–40°N）5月土壤湿度减少50%对6–7月气候影响。敏感性试验减控制试验的结果：a. 200百帕位势高度及850百帕风场；b. 500百帕位势高度及风场；c. 沿20–30°N平均的垂直速度剖面（填色，负值向下）叠加控制试验中气候态纬向风的垂直剖面（箭头）；d. 5–6月青藏高原地表温度；e. 6–7月降水量；f. 关键因子时序变化（包括5–6月高原地表温度、6–7月西印度-巴基斯坦区域降水量及环流因子）；g. 5月高原地表温度与6–7月西印度-巴基斯坦区域降水量的关系。
图4. 青藏高原中西部5-6月快速增温对6-7月巴基斯坦暴雨影响的示意图。其中“Clim.”与“forced”分别表示高原增温前后的状态；JS为北非副热带急流；SAH为南亚高压；NASH为北非副热带高压；WVF为水汽通量。
论文信息：
Zhang J.*, H. Chen, A. Dai, X. Fang, R. Rafi. Tibetan Plateau warming in May-June intensified Pakistan summer flood in 2022 and 2023. J. Clim., 2025, DOI: 10.1175/JCLI-D-25-0154.1.
